铁路信号电子设备电磁兼容试验中应该关注的几个问题

1、铁路信号电子设备电磁兼容试验中应该关注的几个问题陈海康,李洋,卢耀华(铁道部产品质量监督检验中心通信信号检验站,北京100081摘要:TB/T 30732003铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限制、TB/T 30342002机车车辆电气设备电磁兼容性试验及其限值规定了铁路信号控制系统中信号电子设备的电磁兼容试验项目。在检验中,设备制造商与检验部门对电子设备通信端口是否进行抗扰度试验有不同理解,设备制造商在是否选择电磁兼容试验项目也存在一定的随意性。不明确试验项目、严酷等级、判据级别测试的信号电子设备产品在使用后出现抗干扰性能下降、辐射量超标等问题,导致电子设备工作不稳定,甚至危及行车安全。在

2、铁路信号电子设备实际使用的基础上,分析了信号电子产品电磁兼容试验应该关注的问题。关键词:信号设备;电磁兼容;通信端口;性能试验中图分类号:U284.7文献标识码:B文章编号:1006-9178(200812-0014-032008年12月(总第266期第36卷Vol.36第12期No.12铁道技术监督RAILWAY QUALITY CONTROL收稿日期:2008-10-10作者简介:陈海康,助理研究员;李洋,研实员;卢耀华,工程师0引言随着我国铁路既有线路提速完成、高速客运专线大规模建设,信号控制系统采用大量电子设备取代了以往只靠电气设备作为信号控制系统的手段。铁路信号电子设备(以下简称电子

3、设备采用的低功耗、高速度、高集成度的电子电路使得这些电子设备容易受到电磁干扰的威胁,提高信号系统电子设备的电磁兼容性迫在眉睫。1电子设备电磁兼容测试中发现的问题1.1部分产品标准电磁兼容试验项目不明确电子设备的电磁兼容试验项目必须由信号控制系统中电子设备工作性质、端口连接方式决定。但一些非定型信号电子设备如环境监测、报警设备,国家和行业标准没有对这些设备的电磁兼容试验项目作具体规定,所以检验一般只能执行企业制定的标准。检验中发现部分设备制造商在选择电磁兼容试验项目有一定随意性。如室内环境监测装置属于非安全设备,制造商为其选择电磁抗扰度试验,却没有关注该设备的辐射是否影响其它安全电子设备正常工作

4、,没有认识到限制室内环境监测设备辐射骚扰限值与传导骚扰限值是首要问题。再比如道口设备实际上是一种安全设备,制造商把设备辐射骚扰限值处理好了,却忽视了更重要的抗扰度试验,因为道口设备大多数情况下并不一定安装在信号机械室,受道口设备干扰的其他电子设备较少,应该更关注其自身受长距离导线传导的电磁抗扰度试验。造成这些问题的主要原因是对电磁兼容含义认识不够全面及对信号电子Abstract :The Standards TB/T 30732003“EMC Tests and Limits for Railway Signaling Electronic Apparatus ”and TB/T 303420

5、02“EMC Tests and Limits for Rolling-stock Electrical Apparatus ”have regulated the EMC tests for electronic equipment in Railway Signal Control System.During inspecting,equipment manufacturers and inspection department have different understanding on whether or not to carry immunity test on communic

6、ations equipment port.There is some randomness when manufacturers select test projects on EMC.If the issues such as test items,harsh grading,criterion level are not to be designated before electronic equipment inspection,the equipment and relative products may probably induce decline of equipment an

7、ti-jamming performance and over-level of electro -magnetism radiation,leading to instability of electronic equipment,and even endangering train running safety.Based on the actual use of railway signal electronic equipment,this paper analyses those considerations on elec -tronic equipment EMC tests.K

8、eywords:Signaling Equipment;EMC;Communications Port;Performance Inspection质量检验QUALITY MANAGEMENT AND INSPECTION14··第36卷第12期铁道技术监督设备安装、端口连接方式不明确。1.2设备制造商对电子设备电磁干扰来源和途径不明确车站信号机械室(机车车载电子设备安装点安装了大量电子设备,室内、外电磁环境较为复杂。检验中发现部分设备制造商不明确电磁抗扰试验的严酷等级、铁路环境下电磁干扰信号的来源和途径。部分设备制造商笼统地认为既然不能完全消除电磁干扰,那么电子设备只须选

9、择电磁抗扰试验项目就可以了,而忽视了任何电子设备在不同情况下既是受干扰设备(敏感设备又是辐射骚扰源的特性。1.3输入/输出端口是否包含有线数据通信口实际使用中,由于通信端口受电磁干扰而导致的故障较多。对通信端口进行抗扰度试验时,设备制造商提出有关标准未对电子设备通信口是否进行抗扰度试验做出明确规定。2对电子设备电磁兼容测试中发现问题的分析2.1有线数据通信口属于输入/输出端口实际上TB/T30732003表4已经明确规定了通信端口是一种输入/输出端口,表4备注中规定:适用于枕边(3m范围内,或10m范围内端口连接电缆超过30m的设备,需进行射频场感应的传导骚扰与电快速瞬变脉冲群抗扰试验。所以2

10、套设备之间通信电缆长度超过30m时,必须按照输入/输出端口抗扰度试验执行。铁运200626号文的2.3.1款也规定:室内数据传输线长度在50100m之间时,可在一端设备接口处设置防雷保安器;大于100m时,宜在两端设备接口处设置防雷保安器。此处的室内数据传输线包括有线通信连接线,接口处设置防雷保安器抗干扰,那么有线通信口就需要进行电磁抗扰度试验。2.2信号电子设备所受电磁干扰来源和途径2.2.1信号机械室(机房内电磁干扰源信号机械室(机房内任何电子设备都是电磁干扰源,同时也是敏感设备。电磁干扰主要是以电子设备辐射电磁场效应存在的。电子设备的辐射不可能消除,只有采取如屏蔽等措施降低干扰源辐射能量

11、限值。考核电子设备电磁辐射项目是机箱端口的辐射骚扰和电源端口的传导骚扰。所以设备制造商在产品设计、研发阶段、测试就应该尽可能使其降低辐射噪声。TB/T30732003对电子设备电磁骚扰项目规定了电源端口传导电磁辐射和机箱端口电磁辐射2项,辐射限值必须严格执行。2.2.2电磁干扰影响电子设备的途径及抗干扰试验干扰源是通过耦合作用影响敏感设备正常工作的。耦合有直接耦合和间接耦合。直接耦合是干扰信号直接经信号传输导线传导至电子设备影响其正常工作。电子设备的信号连接导线有下列几种:(1室外受控设备与室内控制设备间信号连接导线(含埋地线、架空线。这通常是由于室外和室内设备接地不平衡,室外干扰信号(如感应

12、雷电冲击经电阻性耦合影响电子设备工作。室外的轨道、信号开放、道岔等信号均是经电缆再由防护电路进入电子设备,如移频发送/接收、高压脉冲/高灵敏/微电子接收、车站电子化执行驱动电路等。这些设备输入/输出端口(含模拟量采集、开关量采集、驱动等信号直接涉及行车,所以这部分端口电磁兼容抗扰试验要求最高。(2室内电子设备间信号连接导线。车站机械室存在大量电子设备间的数据通信/交换通道,如RS422、RS485、RS232、CAN、G.703/V.35、视频信号传输及开关量采集、驱动等信号。由于电子设备放置距离不定,所以连接电缆长度也不定,室内干扰信号经连接电缆耦合影响电子设备稳定。(3室室电子设备间信号连

13、接导线。受室内空间限制等因素,较多的电子设备不能安装在同一室内,设备由埋地线、架空线跨楼/室连接,电缆连接距离较远。如果2座建筑接地不平衡,会导致2台连接电子设备受干扰影响。此外,雷电放电会在架空线产生感应电势,电缆电路穿过感应电场将会在电缆线路产生感应电压,经电感性耦合影响设备工作。(4电子设备与供电电源连接。机械室内供电电源屏与设备连接电缆距离一般较远,电子设备输入电源端易受干扰信号的影响,如电力开关合闸瞬间产生的瞬态过电压、电源输入波动、雷电冲击等。如果同类型的通信线数量较多,可以选择重点线路进行抗扰试验,而不必对每一对通信线路都进行试验。输入/输出端口(含通信端口电磁抗扰度试验有下列几

14、种:电快速瞬变脉冲群、浪涌、射频场感应的传导骚扰抗扰度;电源端口电磁抗扰度试验有电压跌落短期中断和电压变化、交流电源谐波、振铃波/阻尼振荡波、电快速瞬变脉冲群、浪涌的抗扰度。(下转第18页15··2.2.3易受干扰的信号电子设备铁路信号安全设备一般都是定型设备,如微机联锁、移频轨道电路、TDCS 、CTC 、调车监控、机车信号、驼峰控制、计轴设备、智能电源及高速铁路使用的CTCS 设备等,都是易受干扰的敏感设备,同时它们也是电磁干扰源。它们的电磁抗扰度、电磁骚扰试验严格按照TB/T 30732003、TB/T 30342002进行。非安全设备如微机监测、无线列调、机车电台等

15、设备试验的等级、性能判据级别相对较低。此外,将电子设备划分为安全设备和非安全设备,是在以往既有线路上提出的。部分既有线上非安全设备在高速铁路中具有了安全设备的功能。如微机监测设备和无线通信设备,微机监测设备在监测信号状态的同时具有了上传数据功能。在既有线路上,列车可以靠目视行车情况下无线通信设备是非安全设备,在高速铁路中就是安全设备,所以,在设定设备电磁兼容检验项目时,必须充分考虑电子设备的使用环境。3结语(1信号控制系统中电子设备的电磁兼容试验项目必须由电子设备工作性质、端口连接方式决定。设备工作性质决定了试验严酷等级、判据级别,端口连接决定试验项目及试验项目数量。(2有线通信端口是输入/输

16、出端口的1种,2套设备间连接通信电缆长度超过30m 的必须进行射频场感应的传导骚扰与电快速瞬变脉冲群抗扰试验。(3电磁干扰原理分析较为复杂,但判断信号电子设备干扰源相对简单,设备制造商或检验机构须根据设备实际使用确定干扰来源及途径。信号电子设备受电磁干扰方式以导线的直接耦合和电磁场辐射影响为主。导线传导类的电磁兼容抗扰度试验项目由输入/输出端口连接的信号性质决定。(4目前,电磁兼容试验中安全设备和非安全设备划分是按照传统既有铁路提出的。随着高速铁路大规模建设,有关电磁兼容标准仍依据这一分类将使设备生产商与产品检验机构对产品的工作性质不易把握,有关电磁兼容标准需及时修订、更新。参考文献:1中华人

17、民共和国铁道部.TB/T 30342002机车车辆电气设备电磁兼容性试验及其限值S .2中华人民共和国铁道部.TB/T 30732003铁道信号电气设备电磁兼容性试验及其限值S .3中华人民共和国铁道部.TB/T 30742003铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件S .4中华人民共和国铁道部.铁运200626号铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见Z .(上接第15页e有些工厂,不是使用反复弯曲试验机,而是用台钳或其它工具夹住接触线,为增长力臂,在接触线另一端套上钢管手工弯折,容易造成弯折点变化,使得试样断开的次数大大增加。f由于接触线生产的特殊性,一般1盘线用于接触网的1个锚段,大约1500m 左右。做试验的样品一般取自盘尾,用4个试样的试验结果来判断整盘线的质量本身就存在一定的风险,这就需要工厂有合理的生产工艺,有严格的生产过程控制,才能保证生产出质量稳定的接触线,为确保产品质量应从严要求。鉴于以上原因,检验站一直坚持以裂纹作为判据,兼顾断开的次数。在大秦、京沪、郑徐、遂渝等工程验收中均采用了此判断原则,开通后使用效果很好,直到目前为止没有发生一起因接触线质量问题造成供电事故,从一个侧面反映了检验